L'évolution des tétrapodes a plus ou moins suivi cette voie :
- Sarcopterygii
- Coelacanthimorpha (Coelacanthes)
- Dipnoi (poisson-poumon)
- Tetrapodomorpha (poissons)
Les premiers tétrapodes vivaient dans l'eau. Les traces de tétrapodes fossiles du milieu du Dévonien précèdent de 18 millions d'années les précédents enregistrements de tétrapodes.
Neuf genres de tétrapodes du Dévonien ont été décrits. Ces premiers tétrapodes n'étaient pas terrestres. Ils vivaient dans des habitats marécageux comme les zones humides peu profondes, les lagunes côtières, les deltas de rivières saumâtres et même les sédiments marins peu profonds.
Le fossé de Romer
Entre les poissons tétrapodes à nageoires lobées et les premiers amphibiens et amniotes du Carbonifère moyen, il y a un écart de 30 millions d'années, avec peu de fossiles de tétrapodes satisfaisants. C'est cette lacune, constatée en 1950, qui est celle de Romer. Quelques nouveaux fossiles ont été trouvés dans les années 1990, comme Pederpes, en plein milieu de la lacune de Romer. Cette lacune masque encore les détails de la transition des tétrapodes.
À un moment donné, à la fin du Dévonien ou au début du Carbonifère, les poissons sont devenus principalement terrestres. Un groupe d'entre eux a conservé son lien avec l'eau et a toujours pondu ses œufs dans l'eau. Ils sont devenus les amphibiens. Les autres ont développé une façon de pondre sur la terre ferme. Ce sont les amniotes, dont l'innovation clé est l'œuf cleidoic.
Parfois, au milieu ou au bas du Carbonifère, les amniotes se divisent en deux lignes. Une ligne mène aux reptiles de toutes sortes, et nous appelons cela le Sauropsida. L'autre ligne mène finalement aux mammifères, que nous appelons les Synapsidas. Il n'est pas juste de dire "les mammifères ont évolué à partir des reptiles" car les deux groupes sont issus des premières amniotes. En tout cas, les reptiles modernes sont très différents des mammifères modernes. Les deux groupes ont évolué pendant plus de 300 millions d'années à partir des premières amniotes.
